ES2269541T3 - DEVICE AND PROCEDURE FOR DIRECTED APPLICATION OF A DEPOSIT MATERIAL ON A SUBSTRATE. - Google Patents
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Abstract
Description
Dispositivo y procedimiento para la aplicación dirigida de un material de depósito sobre un sustrato.Device and procedure for application directed of a deposit material on a substrate.
La invención se refiere a un dispositivo para la aplicación dirigida de material de depósito sobre un sustrato, en especial para focalizar el flujo proyectado sobre una zona angular estrecha en una instalación de depósito en fase vapor.The invention relates to a device for the targeted application of deposit material on a substrate, in special to focus the projected flow over an angular area close in a vapor phase tank installation.
La invención se refiere además a un procedimiento para la aplicación dirigida de un material de depósito sobre un sustrato.The invention further relates to a procedure for the targeted application of a deposit material on a substrate.
En la industria existe una necesidad de dispositivos para el recubrimiento dirigido de sustratos para técnicas y procedimientos diferentes de recubrimiento. En especial, algunas aplicaciones requieren instalaciones especiales de depósito en fase vapor (PVD, Physical Vapor Deposition), que están en condiciones de focalizar el material proyectado desde un blanco en una zona angular estrecha, y de aplicar sobre un sustrato siguiendo diferentes ángulos.In the industry there is a need for devices for directed coating of substrates for different coating techniques and procedures. Especially, some applications require special deposit facilities in vapor phase (PVD, Physical Vapor Deposition), which are in conditions of focusing the projected material from a target on a narrow angular area, and to apply on a substrate following different angles
Normalmente se diseñan instalaciones semejantes
de proyección o pulverización catódica de forma que puede
depositarse, en el tiempo más breve, una cantidad máxima de material
proyectado. La distribución del material proyectado sobre el
sustrato debe ser aquí lo más homogénea posible. Para conseguir esto
se emplean, por ejemplo, diafragmas que limitan geométricamente el
flujo proyectado. Sin embargo, diafragmas semejantes limitan el
flujo proyectado sólo en las zonas exteriores, mientras que los
chorros proyectados están fuertemente esparcidos igual que
antes.Similar cathodic spraying or spraying facilities are usually designed so that a maximum amount of projected material can be deposited in the shortest time. The distribution of the projected material on the substrate should be as homogeneous as possible here. To achieve this, for example, diaphragms that geometrically limit the projected flow are used. However, similar diaphragms limit the projected flow only in the outside areas, while the projected jets are strongly scattered just like
before.
De la publicación para información de solicitud de patente alemana 198 19 785 se conoce un cátodo de pulverización según el principio de magnetrón, por el que se genera un campo magnético para el aumento de la proporción proyectada transversalmente respecto a la dirección de movimiento de los portadores de carga.From publication for request information German patent 198 19 785 known as a spray cathode according to the magnetron principle, by which a field is generated magnetic to increase the projected ratio transversely with respect to the direction of movement of the cargo carriers.
De la publicación para información de solicitud de patente alemana 195 06 799 se conoce un dispositivo de proyección para la fabricación de capas delgadas, en las que se instala un dispositivo de control electrónico con permeabilidad geométrica suficientemente elevada en el espacio entre el plasma y el sustrato para el control de las partículas proyectadas. Mediante este dispositivo de control electrónico, puede influirse en el movimiento de las partículas de blanco proyectadas y cargadas positivamente.From publication for request information German patent 195 06 799 a device of projection for the manufacture of thin layers, in which install an electronic control device with permeability geometric sufficiently high in the space between the plasma and the substrate for the control of the projected particles. Through This electronic control device can influence the movement of projected and charged target particles positively
La solicitud de patente europea EP 0 509 305 describe un procedimiento para el depósito de pistas conductoras en cavidades con gran relación dimensional. La relación dimensional se determina por la relación de la profundidad respecto a la anchura de la cavidad. Para el depósito se emplea un procedimiento de proyección reactiva a través de un colimador, donde el colimador presenta una relación dimensional similar a la profundidad, sobre cuyo suelo está aplicado el conductor.European patent application EP 0 509 305 describes a procedure for depositing conductive tracks in cavities with great dimensional relationship. The dimensional relationship is determined by the ratio of depth to width of the cavity. A deposit procedure is used for the deposit reactive projection through a collimator, where the collimator presents a dimensional relationship similar to depth, over whose ground the conductor is applied.
El documento de patente americana US 4,776,868 da a conocer un procedimiento para la fabricación de elevaciones convexas sobre un sustrato, donde las elevaciones se transforma en lentes. Las elevaciones se aplican de forma que en el vacío se deposita un vapor de unas sustancia de una fuente y se conduce a través de una máscara con aberturas, antes de que el vapor se encuentre con el sustrato. El espesor de la máscara se elige de forma que un cono de vapor llega convergentemente a una abertura y sale de nuevo divergentemente y se encuentra con el sustrato.US Patent 4,776,868 discloses a procedure for the manufacture of elevations convex on a substrate, where elevations are transformed into glasses. The elevations are applied so that in a vacuum deposits a vapor of some substance from a source and leads to through a mask with openings, before the steam is find with the substrate. The thickness of the mask is chosen from so that a steam cone convergently reaches an opening and it comes out divergently and meets the substrate.
Del documento de patente americana US 3,627,569 se conocen un procedimiento y un dispositivo para el depósito de vapor en películas delgadas, para las que el perfil de espesor y la zona plana a recubrir se controlan fuertemente por un dispositivo direccional. El dispositivo direccional está formado por varios canales alargados para canalizar el vapor entre la fuente y un sustrato. Esto causa una distribución uniforme y una orientación del flujo de vapor.From US Patent 3,627,569 a procedure and a device for the deposit of steam in thin films, for which the thickness profile and the flat area to be covered are strongly controlled by a device directional. The directional device consists of several elongated channels to channel the steam between the source and a substratum. This causes a uniform distribution and orientation. of the steam flow.
El documento de patente americana US 5,415,753 describe un diafragma perforado, que se encuentra entre un blanco de proyección y un sustrato a recubrir con el material del blanco. El diafragma perforado está configurado esencialmente de forma que él no actúa direccionalmente a causa de una pequeña relación dimensional. Las aberturas del diafragma perforado capturan una determinada parte proporcional de las partículas proyectadas, mientras que otras partículas proyectadas se dejen pasar para el depósito sobre un sustrato. El dispositivo causa que la proporción de deposito del diafragma perforado es menor que la proporción de deposito del proceso de proyección.U.S. Patent Document 5,415,753 describes a perforated diaphragm, which lies between a target projection and a substrate to be coated with the blank material. The perforated diaphragm is essentially configured so that he does not act directionally because of a small relationship dimensional. The perforated diaphragm openings capture a certain proportional part of the projected particles, while other projected particles are allowed to pass for the deposit on a substrate. The device causes the proportion of perforated diaphragm deposit is less than the proportion of deposit of the projection process.
El documento de patente americana US 6,168,832 da a conocer un procedimiento para la aplicación por vaporización en vacío de una o varias capas sobre un sustrato, donde la distribución de espesor de las capas se controla por una máscara tridimensional, que está posicionada entre el sustrato y la fuente de vapor. En un ejemplo de realización descrito rotan tanto el sustrato tanto como la máscara, donde la máscara es redonda y presenta ranuras dispuestas en forma de abanico.US Patent Document 6,168,832 discloses a procedure for vaporization application in vacuum of one or several layers on a substrate, where the layer thickness distribution is controlled by a mask three-dimensional, which is positioned between the substrate and the source steam. In an example of embodiment described rotate both the substrate as much as the mask, where the mask is round and It has grooves arranged in a fan shape.
El documento de patente americana US 6,210,540 describe una máscara que está posicionada sobre el centro de una fuente de depósito, para limitar el ángulo de flujo de la fuente. Antes de la máscara rota un dispositivo sobre cuyo contorno está dispuesto un sustrato a recubrir. Mediante la máscara se apantalla la zona del dispositivo que no debe ser expuesta al depósito. La rotación del dispositivo causa un recubrimiento de las superficies laterales del sustrato siguiendo ángulos que cambian.US patent document 6,210,540 describes a mask that is positioned on the center of a source of deposit, to limit the angle of flow of the source. Before the mask rotates a device whose contour is arranged a substrate to be coated. Through the mask it shields the area of the device that should not be exposed to the deposit. The device rotation causes a surface coating sides of the substrate following changing angles.
De la solicitud de patente europea EP 0 717 432 se conoce un dispositivo para la proyección de un material sobre un sustrato, en el que está colocado un tubo sobre el blanco de proyección y el sustrato a recubrir. El tubo provoca que zonas seleccionadas del flujo de material del blanco no alcanzan el sustrato.From European patent application EP 0 717 432 a device is known for the projection of a material on a substrate, in which a tube is placed on the target of projection and the substrate to be coated. The tube causes zones selected from the material flow of the target do not reach the substratum.
La solicitud de patente japonesa JP 07 113 172 describe un colimador que se encuentra en un dispositivo para la aplicación de una película delgada sobre un sustrato, presentando el colimador una pluralidad de ranuras dispuestas uniformemente. Además, las ranuras discurren con un ángulo respecto a la superficie del sustrato y los chorros de material depositados por una fuente situada encima pasan las ranuras.Japanese patent application JP 07 113 172 describes a collimator that is in a device for the application of a thin film on a substrate, presenting the collimator a plurality of uniformly arranged grooves. In addition, the grooves run at an angle to the surface of the substrate and the material jets deposited by a source above the grooves pass.
La solicitud de patente japonesa JP 10 121 234 describe asimismo un dispositivo de proyección con un colimador que debe eliminar o reducir la asimetría de la formación de película.Japanese patent application JP 10 121 234 also describes a projection device with a collimator that should eliminate or reduce the asymmetry of the formation of movie.
Además, de la solicitud de patente japonesa JP 1 20 139 se conoce un colimador con varias aberturas, que está posicionado entre el blanco de proyección y una plaquita. Las superficies interiores de las aberturas están configuradas con forma de dientes de sierra con trozos terminados en punta (ranuras en forma de corona).In addition, from the Japanese patent application JP 1 20 139 a collimator with several openings is known, which is positioned between the projection target and a insert. The interior surfaces of the openings are configured with sawtooth shape with pointed end pieces (grooves in the form of a crown).
El objetivo de la invención es configurar un dispositivo genérico de forma que haga posible una aplicación dirigida y limitada a una zona angular estrecha de material de depósito sobre un sustrato.The objective of the invention is to configure a generic device so as to make an application possible directed and limited to a narrow angular area of material of deposit on a substrate.
El objetivo de la invención es configurar un dispositivo genérico de forma que haga posible una aplicación dirigida y limitada a una zona angular estrecha de material de depósito sobre un sustrato.The objective of the invention is to configure a generic device so as to make an application possible directed and limited to a narrow angular area of material of deposit on a substrate.
Según la invención se resuelve este objetivo por un procedimiento según el objeto de la reivindicación 1. Además, el objetivo se resuelve por un dispositivo según el objeto de la reivindicación 2. Variantes ventajosas del dispositivo según la invención se deducen de las reivindicaciones 3 - 13.According to the invention, this objective is met by a method according to the object of claim 1. In addition, the objective is solved by a device according to the object of the claim 2. Advantageous variants of the device according to the The invention follows from claims 3-13.
Según la invención, el dispositivo genérico está dotado de un filtro que focaliza el material de depósito a aplicar sobre una zona angular estrecha. En especial, un dispositivo de proyección está dotado de un filtro que está instalado entre el blanco de proyección y el sustrato, de forma que el flujo de partículas proyectadas se focaliza y dirige a través de él.According to the invention, the generic device is equipped with a filter that focuses the deposit material to apply over a narrow angular area. In particular, a device projection is equipped with a filter that is installed between the projection target and substrate, so that the flow of Projected particles are focused and directed through it.
El filtro según la invención está formado por varias estructuras individuales en forma de canal. La focalización del flujo de partículas proyectadas se realiza a causa de las dimensiones geométricas de las estructuras individuales de filtro, donde el diseño del filtro se basa en consideraciones geométricas del chorro. En el proceso de proyección se forma sobre el blanco una zanja de proyección en forma de una cavidad ovalada de la que se proyectan las partículas del blanco. Cuando llega sólo un flujo de partículas proyectadas, esparcido en muchas direcciones, de una fuente puntual de una zanja semejante de proyección a una estructura individual del filtro según la invención, se dejan pasar solo las partículas proyectadas que han llegado a una zona angular \beta determinada. Este ángulo máximo de abertura \beta = 2 x \alpha se deduce de la relación tan \alpha = B/L, donde B representa la anchura y L la longitud de la estructura individual de filtro. Las partículas proyectadas, que llegan a la estructura fuera de esta zona angular, se depositan en las paredes interiores de la estructura y, por consiguiente, se eliminan. El flujo proyectado que sale se limita así a una zona angular estrecha, que puede ajustarse por las dimensiones de la estructura de filtros.The filter according to the invention is formed by several individual channel-shaped structures. Targeting of the flow of projected particles is done because of the geometric dimensions of individual filter structures, where the filter design is based on geometric considerations of the jet. In the projection process it is formed on the target a projection ditch in the form of an oval cavity from which target particles are projected. When only one flow arrives of projected particles, scattered in many directions, of a point source of a similar ditch projection to a structure individual filter according to the invention, only the projected particles that have reached an angular area? determined. This maximum opening angle? = 2 x? it follows from the relation tan? = B / L, where B represents the width and L the length of the individual filter structure. The projected particles, which reach the structure outside this angular zone, are deposited on the interior walls of the structure and, consequently, are removed. The projected flow that comes out is thus limited to a narrow angular zone, which can adjust by the dimensions of the filter structure.
El filtro está formado por varias estructuras individuales, que están dispuestas preferiblemente unas junto a otras, de forma que la parte principal del flujo de proyección, que sale de la zanja de proyección del blanco, puede dirigirse y focalizarse a través de las estructuras de filtro.The filter consists of several structures individual, which are preferably arranged next to others, so that the main part of the projection flow, which leaves the target projection ditch, can be directed and focus through the filter structures.
Las estructuras individuales del filtro pueden estar conformadas de forma diferente. Además, el filtro según la invención se emplea no solo para procedimientos de proyección, sino también para otros procedimientos de recubrimiento, en los que el material de depósito debe dirigirse y focalizarse en una zona angular estrecha.Individual filter structures can be shaped differently. In addition, the filter according to the invention is used not only for projection procedures, but also for other coating procedures, in which the Deposit material should be directed and focused on an area narrow angle
Otras ventajas, particularidades y variantes convenientes de la invención se deducen de las reivindicaciones dependientes y de la representación siguiente de los ejemplos de realización preferidos mediante las figuras.Other advantages, particularities and variants suitable of the invention are deduced from the claims dependents and the following representation of the examples of preferred embodiment by the figures.
De las figuras muestran:Of the figures show:
Fig. 1 el estado de la técnica conocido de diafragmas para instalaciones de depósito en fase vapor;Fig. 1 the state of the known technique of diaphragms for deposit facilities in steam phase;
Fig. 2 la influencia de una estructura individual de un filtro sobre la dirección de flujo de proyección de una fuente puntual;Fig. 2 the influence of an individual structure of a filter on the flow direction projection of a point source;
Fig. 3 el efecto de una estructura múltiple de un filtro sobre la dirección de flujo proyectado de un cátodo de pulverización;Fig. 3 the effect of a multiple structure of a filter on the flow direction projection of a spray cathode;
Fig. 4 el ángulo máximo de abertura del flujo filtrado de proyección;Fig. 4 the maximum angle opening of the filtered projection flow;
Fig. 5, 6, 7, 8 configuraciones diferentes de estructuras de filtro;Fig. 5, 6, 7, 8 settings different from filter structures;
Fig. 9, 10 ejemplos de realización para procesos en línea con cátodos inclinados;Fig. 9, 10 examples of realization for processes in line with inclined cathodes;
Fig. 11, 12 ejemplos de realización con cátodos horizontales y plasma proyectado inclinado yFig. 11, 12 examples of realization with horizontal cathodes and inclined projected plasma Y
Fig. 13 un ejemplo de realización con cátodo rotativo.Fig. 13 an example of realization with rotating cathode.
El dibujo en la fig. 1 representa simplificadamente el estado de la técnica para instalaciones de pulverización catódica (instalaciones de depósito en fase vapor). La instalación 10 comprende a este respecto un cátodo 20, un ánodo 21 y un plasma que fue activado entre ambos electrodos. Delante del cátodo se forma una caída de tensión, que acelera a las partículas cargadas positivamente del plasma, de forma que éstas se encuentran con el blanco de proyección 22 que se encuentra delante del cátodo. Allí sacan las partículas del plasma átomos individuales o moléculas que luego se encuentran esparcidas en todas las direcciones sobre el sustrato 30, y allí configuran una capa, cuya composición corresponde con la composición del blanco. En el proceso de proyección se forma sobre el blanco 22 una zanja de proyección o, así nombrada, "racetrack" en forma de una cavidad con trazado ovalado, ya que las partículas no se proyectan desde la totalidad de la superficie del blanco, sino sólo en la zona de la estructura ovalada. En el dibujo están representados dos fuentes puntuales 40 de una zanja semejante de proyección sobre un blanco, desde los que se proyectan partículas en todas las direcciones.The drawing in fig. 1 represents simplified state of the art for installations of cathodic spraying (vapor phase storage facilities). The installation 10 comprises in this respect a cathode 20, an anode 21 and a plasma that was activated between both electrodes. In front of cathode forms a voltage drop, which accelerates the particles positively charged plasma, so that they are with the projection target 22 located in front of the cathode. There the individual atoms or plasma particles take out molecules that are then scattered throughout addresses on the substrate 30, and there they configure a layer, whose composition corresponds to the composition of the target. In the process projection a projection ditch is formed on white 22 or, so named, "racetrack" in the form of a cavity with oval path, since the particles do not project from the the entire surface of the target, but only in the area of the oval structure Two sources are represented in the drawing point 40 of a similar projection ditch on a target, from which particles are projected in all directions.
Además, los cátodos e instalaciones de proyección de este tipo se dimensionan de forma que se deposita, en el menor tiempo, una cantidad máxima de material proyectado. Por consiguiente, el recubrimiento del sustrato 30 se realiza los más homogéneamente posible, el flujo proyectado se conduce, por ejemplo, a través de una abertura de un diafragma 50 sobre un sustrato 30. Sin embargo, del dibujo puede verse que mediante un diafragma no es posible un flujo focalizado y dirigido de proyección, ya que el flujo de proyección se esparce todavía fuertemente y solo se impide la dispersión en la zona exterior.In addition, the cathodes and facilities of projection of this type are sized so that it is deposited, in the shortest time, a maximum amount of projected material. By consequently, the coating of the substrate 30 is performed the most homogeneously possible, the projected flow is conducted, for example, through an aperture of a diaphragm 50 on a substrate 30. However, from the drawing it can be seen that by means of a diaphragm it is not possible a focused and directed flow of projection, since the projection flow still spreads strongly and is only prevented the dispersion in the outer zone.
Por eso, la invención prevé equipar un dispositivo para la aplicación de material de depósito con un filtro, que focaliza el material de depósito en una zona angular estrecha. Para los dispositivos puede tratarse de cualquier tipo de instalaciones en la que se aplica el material de depósito en forma de partículas sobre un sustrato. Por ejemplo, puede tratarse de instalaciones de depósito en fase vapor, de atomización y/o de depósito en C vapor.Therefore, the invention provides for equipping a device for applying deposit material with a filter, which focuses the deposit material in an angular area narrow. For devices it can be any type of facilities in which the deposit material is applied in the form of particles on a substrate. For example, it may be steam, atomization and / or tank deposition facilities C steam tank.
Por eso, en especial la invención prevé equipar una instalación de proyección o pulverización catódica con un filtro, que limita el flujo de proyección a una zona angular estrecha. Además, el filtro se instala entre al menos un cátodo de pulverización con blanco de proyección y el sustrato a recubrir, de forma que el flujo de partículas proyectadas se conduce a través de la estructura de filtro.Therefore, especially the invention provides for equipping a projection or sputtering system with a filter, which limits the projection flow to an angular area narrow. In addition, the filter is installed between at least one cathode of spray with projection target and the substrate to be coated, of way that the flow of projected particles is conducted through The filter structure.
El diseño de la estructura de filtro se basa en consideraciones geométricas de chorro, donde las dimensiones geométricas se escogen de forma que se eliminan las direcciones de proyección fuera de una zona angular determinada y se limita así el chorro proyectado sobre una zona angular correspondiente. Del dibujo en la fig. 2 puede deducirse el efecto de una estructura individual de un filtro semejante en una fuente puntual. Si la estructura individual 60 se instala en los chorros proyectados, que parten de una fuente puntual 40 de un blanco, filtra hacia fuera los chorros que esparcen hacia fuera, de forma que los chorros proyectados, que salen de la estructura de filtro, están limitados en una zona angular \beta determinada. Los chorros proyectados fuera de esta zona angular se depositan en las paredes interiores de la estructura y, por consiguiente, se eliminan.The design of the filter structure is based on geometric considerations of jet where the dimensions geometric shapes are chosen so that the addresses of projection outside a certain angular area and thus limits the jet projected on a corresponding angular zone. Of the drawing in fig. 2 the effect of an individual structure can be deduced of a similar filter in a point source. If the structure individual 60 is installed in the projected jets, which start from a point source 40 of a target, filters out the jets that spread outward, so that the projected jets, which they leave the filter structure, they are limited in one area angular? determined. The jets projected out of this angular zone are deposited on the interior walls of the structure and, consequently, they are eliminated.
De la fig. 3 puede deducirse el efecto de una estructura múltiple de un filtro según la invención en la dirección de flujo proyectado de un blanco 22. Además, el filtro se conforma a partir de varias estructuras individuales dispuestas unas junto a otras, y esta estructura múltiple 90 de un filtro semejante se encuentra en los chorros proyectados de varias fuentes puntuales 40 de un blanco 22. Para las fuentes puntuales representadas en el dibujo se trata de fuentes puntuales en la zanja de proyección del blanco 22. La estructura múltiple del filtro 90 filtra hacia fuera las direcciones indeseadas de proyección, y limita así la zona angular de todos los chorros de partículas proyectados que entran a través de la estructura múltiple. Detrás del filtro se origina un flujo dirigido de proyección, que hace posible aplicar el material de depósito dirigidamente siguiendo un ángulo sobre un sustrato.From fig. 3 the effect of a multiple structure of a filter according to the invention in the direction of projected flow of a target 22. In addition, the filter conforms to from several individual structures arranged next to others, and this multiple structure 90 of such a filter is found in projected jets from various point sources 40 of a target 22. For the point sources represented in the drawing is about point sources in the projection ditch of the white 22. Multiple structure of filter 90 filters out unwanted projection directions, and thus limits the area angle of all projected particle jets entering through multiple structure. Behind the filter originates a directed projection flow, which makes it possible to apply the material of deposit directly following an angle on a substratum.
Del dibujo en la fig. 4 pueden deducirse las relaciones geométricas de las estructuras individuales de un filtro. Además, se trata preferiblemente de estructuras con forma de canal. El ángulo máximo de abertura del flujo filtrado de proyección depende de la geometría de la estructura individual, donde en el ejemplo de realización representado fue elegida una estructura de canal con sección transversal rectangular. El ángulo máximo de abertura \beta = 2 x \alpha se determina aquí por la relación de anchura de abertura B respecto a la longitud de la estructura L, ya que \alpha puede calcularse con la fórmula tan \alpha = B/L. El ángulo de abertura \beta se encuentra típicamente en el orden de magnitud de 10 a 120 grados.From the drawing in fig. 4 can be deduced geometric relationships of the individual structures of a filter. In addition, it is preferably structures shaped channel. The maximum opening angle of the filtered flow of projection depends on the geometry of the individual structure, where in the embodiment shown, a channel structure with rectangular cross section. The angle maximum aperture? = 2 x? is determined here by the ratio of opening width B to the length of the structure L, since? can be calculated with the formula so α = B / L. The opening angle? Is found typically in the order of magnitude from 10 to 120 degrees.
La longitud L está dada por la longitud del canal de la estructura, mientras que la anchura B está determinada por la sección transversal más ancha de la estructura. La anchura B se encuentra preferiblemente en el orden de magnitud de 2 a 25 mm, mientras que la longitud L puede calcularse en función del ángulo deseado de abertura según las ecuaciones tan \alpha = B/L y \beta = 2 x \alpha.The length L is given by the length of the structure channel, while width B is determined by the widest cross section of the structure. Width B It is preferably in the order of magnitude from 2 to 25 mm, while the length L can be calculated based on the angle desired opening according to the equations tan? = B / L and β = 2 x α.
La conformación de las estructuras puede elegirse conforme a la finalidad, y por consiguiente, no está limitado a una sección transversal rectangular según está representado en la fig. 8. En la fig. 5, 6 y 7 están representados ejemplos de realización de estructuras de filtro con diferentes secciones transversales. Además, puede tratarse, por ejemplo, de estructuras con secciones transversales cuadradas, en forma de panal o redondeadas. Cuando se considera conveniente, pueden realizarse también diferentes secciones transversales dentro de una estructura múltiple.The conformation of the structures can be chosen according to the purpose, and therefore, is not limited to a rectangular cross section as is depicted in fig. 8. In fig. 5, 6 and 7 are represented Examples of realization of filter structures with different cross sections. In addition, it can be, for example, honeycomb structures with square cross sections or rounded. When deemed convenient, they can be performed also different cross sections within a structure multiple.
Cuando se elige un canal con sección transversal redonda, debe tomarse como anchura de forma conveniente el diámetro del canal. Cuando se elige una sección transversal en forma de panel, debe tomarse como anchura la sección transversal más ancha de la estructura. El número de estructuras individuales dentro de un filtro depende de la aplicación y de la zona angular a realizar. Números típicos para, por ejemplo, los canales cuadrados dentro de una estructura se encuentran en un orden de magnitud de 1.600/m^{2} hasta 250.000/m^{2}.When a channel with cross section is chosen round, the diameter should be taken as conveniently of the Chanel. When a cross section is chosen in the form of panel, the widest cross section should be taken as width of the structure. The number of individual structures within A filter depends on the application and the angular area to be performed. Typical numbers for, for example, square channels within a structure are in an order of magnitude of 1,600 / m2 to 250,000 / m2.
Para la formación de estructuras de filtro son apropiados múltiples materiales que cumplen los requerimientos cada vez solicitados en ellos. Para esto cuentan estabilidad, resistencia química y física y buena posibilidad de limpieza. Como materiales se plantean adecuados, por ejemplo, plásticos, aleaciones de aluminio, aleaciones de hierro o acero, de las que el filtro está formado por al menos en un 80%. El espesor de material de nervio se elige preferiblemente de forma que está garantizada la estabilidad de la estructura, pero no se originan sombreados demasiado grandes. Grosores típicos de nervio se encuentran en el orden de magnitud de 0,05 mm a 2 mm.For the formation of filter structures are appropriate multiple materials that meet the requirements each Once requested on them. For this they have stability, resistance Chemical and physical and good cleaning possibility. As materials suitable, for example, plastics, alloys of aluminum, iron or steel alloys, of which the filter is formed by at least 80%. The thickness of nerve material it is preferably chosen so that the structure stability, but do not originate shading too big. Typical nerve thicknesses are found in the order of magnitude from 0.05 mm to 2 mm.
Además, se ha demostrado como conveniente emplear para el filtro estructuras que hacen posible una limpieza sencilla. Esto es posible en la fig. 8, por ejemplo, en las estructuras en forma de láminas, en las que la sección transversal rectangular de las estructuras individuales está configurada muy alargada y solo refuerzan la estructura algunos soportes transversales. Así pueden limpiarse fácilmente las paredes interiores de las estructuras, de forma que un aparato de limpieza, como un cepillo, según la longitud se mueve a través de la sección transversal. En caso de que la aplicación solo requiere que la focalización de los chorros de partículas se realice solo en la dirección transversal respecto a las estructuras individuales, son suficientes estructuras semejantes con secciones en forma de láminas y pueden limpiarse con costes reducidos. Principalmente, las estructura no deben presentar a ser posible ninguna zona difícil de limpiar. Cuando no es posible una limpieza mecánica, por ejemplo, por cepillos o chorros de tierra, pueden emplearse como procesos de limpieza, por ejemplo, procedimientos por corrosión. Otros procedimientos de limpieza son igualmente posibles. El tipo de limpieza se orienta convenientemente según el tipo de material de filtro, la conformación del filtro y del material del blanco. Si no está previsto limpiar el filtro, debe estar formado convenientemente de un material que puede eliminarse fácilmente y con bajo coste en unión con el material proyectado.In addition, it has been proven convenient use structures that make cleaning possible for the filter simple. This is possible in fig. 8, for example, in sheet-shaped structures, in which the cross section rectangular of the individual structures is configured very elongated and only reinforce the structure some supports transversal. So you can easily clean the walls interiors of the structures, so that a cleaning device, like a brush, depending on the length it moves through the section cross. In case the application only requires that the focus of particle jets is performed only in the transverse direction with respect to individual structures, are sufficient similar structures with sections in the form of sheets and can be cleaned with reduced costs. Mainly, the structure should not present if possible any difficult area of clean. When mechanical cleaning is not possible, for example, by brushes or jets of earth, can be used as processes of cleaning, for example, corrosion procedures. Others Cleaning procedures are equally possible. The kind of cleaning is conveniently oriented according to the type of material filter, the conformation of the filter and the target material. If not It is planned to clean the filter, it must be properly formed of a material that can be easily removed and with low cost in union with the projected material.
Para realizar una dirección determinada de cometido durante el procedimiento de proyección, un ejemplo de realización especialmente preferido de la invención prevé colocar el cátodo de pulverización con blanco de proyección, y la estructura de filtro que se encuentra detrás en la dirección de proyección siguiendo un ángulo hacia el sustrato. Una construcción semejante está representada en la fig. 9. Además, se trata de un proceso en línea, en el que se conduce un sustrato 30 a través de al menos dos instalaciones de depósito en fase vapor 10. Tanto los cátodos 20 con los blancos de proyección 22 correspondientes, como también las estructuras de filtro 90 se encuentran con un ángulo \gamma respecto a la superficie del sustrato. Los filtros focalizan cada vez el flujo proyectado del cátodo en una zona estrecha determinada, de forma que se origina un flujo dirigido de proyección. La deposición dirigida resultante de material proyectado sobre un sustrato se realiza siguiendo un ángulo \gamma ajustado, que se determina por la orientación del cátodo y la estructura de filtro. Por cambios de la orientación cambia también el ángulo de aplicación.To make a specific address of committed during the screening procedure, an example of Especially preferred embodiment of the invention envisages placing the Spray cathode with white projection, and structure of filter located behind in the projection direction following an angle towards the substrate. A similar construction It is represented in fig. 9. In addition, it is a process in line, in which a substrate 30 is conducted through at least two steam tank storage facilities 10. Both cathodes 20 with corresponding projection targets 22, as well as Filter structures 90 meet at an angle? with respect to the surface of the substrate. The filters focus each the projected flow of the cathode in a particular narrow area, so that a directed flow of projection originates. The directed deposition resulting from projected material on a substrate is made following an adjusted γ angle, which is determined by cathode orientation and filter structure. Changes in orientation also change the angle of application.
El sustrato pasa a una determinada distancia con una velocidad en el orden de magnitud de 0,1 a 12 m/min junto al cátodo con el filtro, de forma que el sustrato según los requerimientos se recubre con material de deposito. Las proporciones de proyección o depósito así realizadas dependen fuertemente de las condiciones de borde, como por ejemplo, la potencia de proyección, la presión de proyección y el material del blanco. Además, se tiene una influencia sobre la proporción de proyección si el régimen de proyección es reactivo y el blanco cerámico o metálico. Proporciones típicas de depósito se encuentran en un dispositivo semejante en el orden de magnitud de 0,1 nm/min a 1.000 nm/min.The substrate passes a certain distance with a speed in the order of magnitude of 0.1 to 12 m / min next to the cathode with the filter, so that the substrate according to the Requirements are coated with deposit material. The Projection or deposit ratios thus performed depend strongly from the edge conditions, such as the projection power, projection pressure and material White. In addition, there is an influence on the proportion of projection if the projection regime is reactive and blank ceramic or metallic Typical deposit ratios are found in a similar device in the order of magnitude of 0.1 nm / min at 1,000 nm / min
En una forma de realización especialmente preferida de la invención se diferencian los ángulos ajustados en las instalaciones de depósito en fase vapor 10, de forma que pueden realizarse en las estaciones correspondientes procedimientos de proyección diferentemente dirigidos. En la primera estación se recubre el sustrato siguiendo un ángulo \gamma, mientras que el depósito en la segunda estación se realiza siguiendo un ángulo \phi. Esto puede ser necesario, por ejemplo, para la fabricación de circuitos en serie, que se ajustan automáticamente, de capas delgadas, en el que un sustrato se expone a depósitos de material por capas siguiendo diferentes ángulos de incidencia.In an embodiment especially preferred of the invention differentiate the angles adjusted in the vapor phase 10 storage facilities, so that they can be carried out in the corresponding stations procedures of Differently directed projection. In the first season it It covers the substrate at an angle? while the deposit at the second station is done following an angle \ phi. This may be necessary, for example, for manufacturing of series circuits, which automatically adjust, of layers thin, in which a substrate is exposed to deposits of material by layers following different angles of incidence.
En la fig. 10 está representado otro proceso en línea, en el que los cátodos 20 individuales y los blancos de proyección 22 están colocados con un ángulo \gamma respecto al sustrato 30 continuo, por el contrario, las estructuras de filtro 90 están instaladas de forma que discurren preferiblemente en paralelo a la superficie del sustrato. El filtro puede estar dispuesto naturalmente también aquí con un ángulo cualquiera respecto a la superficie de sustrato. Las estructuras individuales 60 del filtro están configuradas de forma que los canales se encuentran de nuevo siguiendo el ángulo \gamma respecto al sustrato 30. Así se realiza igualmente una aplicación dirigida de material proyectado siguiendo un ángulo determinado. El ángulo correspondiente puede cambiarse por la orientación del cátodo 20 y el cambio de las estructuras individuales 60 del filtro.In fig. 10 another process is represented in line, in which the individual cathodes 20 and whites of projection 22 are positioned at an angle? relative to the substrate 30 continuous, on the contrary, the filter structures 90 are installed so that they preferably run in parallel to the surface of the substrate. The filter can be naturally arranged here also at any angle with respect to the substrate surface. Individual structures 60 of the filter are configured so that the channels are find again following the angle γ relative to the substrate 30. Thus a directed application of projected material following a certain angle. The angle corresponding can be changed by the orientation of the cathode 20 and the change of individual structures 60 of the filter.
En las fig. 11 y fig. 12 están representados otros ejemplos de realización en los que los cátodos se encuentran con un ángulo cualquiera respecto al sustrato y el plasma proyectado con los chorros de proyección se encuentra con un ángulo respecto al cátodo. En la fig. 11 se encuentra el cátodo 20, por ejemplo, en paralelo respecto a la superficie del sustrato 30, mientras que los chorros proyectados están desviados de forma que forman un campo que está inclinado con un ángulo \omega. Este campo inclinado se conduce por un filtro 90 y sus chorros proyectados se conducen igualmente con un ángulo \omega sobre el sustrato.In fig. 11 and fig. 12 are represented other embodiments in which cathodes are found at any angle to the substrate and the projected plasma with the projection jets you find an angle with respect to the cathode In fig. 11 is cathode 20, for example, in parallel to the surface of the substrate 30, while the projected jets are deflected so that they form a field which is inclined with an angle \ omega. This sloping field is drives through a filter 90 and its projected jets are driven also with an angle? on the substrate.
En la fig. 13 está representado otro ejemplo de realización en el que se emplean cátodos rotativos con material del blanco 110 en forma de tubo. Dentro de este tubo del blanco se encuentran los imanes 120 y una refrigeración por agua. Mediante la rotación del blanco se aplana uniformemente el material del blanco. Cuando se giran ahora los imanes, según está representado en el dibujo, se gira también el plasma, y las partículas proyectadas se depositan con un ángulo \omega respecto al sustrato 30. La posición del filtro 90 con las estructuras individuales de filtro puede elegirse de nuevo a voluntad.In fig. 13 another example of embodiment in which rotating cathodes with material of the 110 white tube-shaped. Inside this white tube is they find magnets 120 and a water cooling. By means of the White rotation evenly flattens the white material. When the magnets are now rotated, as represented in the drawing, the plasma is also rotated, and the projected particles are deposited at an angle? relative to the substrate 30. The filter position 90 with individual filter structures can be chosen again at will.
El desvío de las partículas proyectadas por colisiones depende de la longitud de recorrido libre de las partículas proyectadas, y por consiguiente, de la presión de proyección en la cámara 100. La presión de proyección tiene igualmente una influencia sobre la proporción de proyección, de forma que para la aplicación correspondiente debe encontrarse un óptimo.The deviation of the particles projected by collisions depends on the length of free travel of the projected particles, and consequently, of the pressure of projection in chamber 100. The projection pressure has also an influence on the projection ratio of form that for the corresponding application must find a optimum.
El aporte según la invención de una estructura de filtro no está limitado al procedimiento de proyección en una instalación de depósito en fase vapor, sino que puede aplicarse más bien también a otros procedimientos, en los que debe realizarse una aplicación dirigida de material de depósito sobre un sustrato. Otras formas de aplicación son, por ejemplo, la sublimación en espacio cerrado, la vaporización térmica, así como la atomización.The contribution according to the invention of a structure filter is not limited to the projection procedure in a steam tank installation, but more can be applied well also to other procedures, in which a targeted application of deposit material on a substrate. Other application forms are, for example, sublimation in space closed, thermal vaporization, as well as atomization.
- 1010
- Instalación de depósito en fase vapor Steam phase tank installation
- 20twenty
- Cátodo de pulverización Spray cathode
- 21twenty-one
- Ánodo Anode
- 2222
- Blanco de proyección Projection target
- 3030
- Sustrato Substratum
- 4040
- Fuente puntual de un blanco de proyección Spot source of a projection target
- 50fifty
- Diafragma Diaphragm
- 6060
- Estructura individual de un filtro Individual structure of a filter
- 9090
- Estructura múltiple de un filtro Multiple structure of a filter
- 100100
- Cámara de una instalación de depósito en fase vapor Chamber of a vapor phase tank installation
- 110110
- Material del blanco de un cátodo rotativo Target material of a rotating cathode
- 120120
- Imán Magnet
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